光无源器件包括光连接器、光祸合器、光开关、光波分复用器、光衰减器、光隔离器和光环器等。它是光纤技术的三大基础元件之一,在光纤系统中起光信号连接、分路/合路、波分复用/解复用、光路转换、能量衰减、反向隔离等功能。二十余年来,产品的发展经历了几个不同阶段。70年代初,主要以短波长的多模器件为主;70年代末,损耗单模光纤的研制成功,使长波长的单模器件迅速发展;随着光纤技术发展的深化,平面型器件和集成器件相继问世,其发展趋势方兴未艾。目前,国外光无源器件已形成产业,进入了全面实用的新时期,其主要特点如下。
1)制造厂商不断增加
据最新资料报道,国外现有光纤连接器厂商280余家,光祸合器厂商209家,光开关厂商约90家,光波分复用器厂商90余家,光衰减器厂商约30家,光纤传感器厂商160家。
2)产品门类齐全,结构类型多样
目前,国外光无源器件产品门类极其齐全,品种规格繁多,结构形式各异。据不完全统计,较普及的光纤连接器产品类型有25种以上,系列型号多达260个左右,各类光祸合器有151个型号,各类光波分复用器有63个型号,各种光开关有49个型号,各种光隔离器有45个型号。产品覆盖商用到军用的各个领域。
3)产品性能明显提高
由于结构设计的不断改进,制造工艺的日臻完善和新材料的相继出现,因此光无源器件产品的性能明显提高,例如,光纤连接器的插入损耗已从以前的0.15~1.10dB下降到目前的0.15dB以下,不少产品在0.12一0.15dB之间,最低的<0.11dB;而且大都能现场安装;又如某些超高性能光祸合器的附加损耗已下降到0.105一0.1088dB,温度范围为一55 oC~+125oC,耐振2一30 g、20一2000Hz,耐冲击400 g。表3和表4分别为光连接器和光耦合器产品的主要性能。
4)产品标准化步伐迅速加快
随着光纤技术的不断发展,国际标准化组织和各国标准化组织对光无源器件的标准拟订做了大量工作。几经努力,IEC已制订出光衰减器总规范(8691)、光纤光缆连接器总规范(8741)、光纤分路器总规范(8751)、光开关总规范(8761)、纤维光学隔离器总规范(12021)、光纤端接件总规范(12691)、光纤转接器总规范(12741)、光纤互连器件和无源元件基本试验和测量程序(13001)。此外,还制订了许多分规范,例如,光纤光缆连接器就有FS琳、CF03、CF04、BAM、LSA、FC、D、0F2、BFOC/215、OCCAPC、OCCABU、CF08、SC、DS、MT、F05、SCD等17个分规范。
为适应光无源器件军事应用的需要,美国军方己制订了iMl一C一28876(耐恶劣环境圆形光纤连接器总规范)、Mi12C283522(单芯光纤光缆连接器总规范)、Mi12C283526(中性、圆形、耐恶劣环境光纤光缆连接器总规范)、Mi12T229504(光电混合连接器总规范)、Mi12R224727(海军舰船用旋转光纤接头总规范)、Mi12C224621(无源光藕合器总规范)、iM12M224731(舰船用光复用器/解复用器总规范)、Mil25224725(舰船用光开关总规范)和Mi12A224726(舰船用光衰减器总规范)等许多总规范以及70余个分规范。另外,美、日、西欧等很多国家还制订了各自的国家标准。
三、我国光无源器件发展简况
我国光无源器件的研制工作始于70年代后期,经过长期不懈努力,尤其是通过“六五”、“七五”攻关和技术引进,现已形成一支研制和生产光无源器件的基本队伍。主要的研制和生产单位有信息产业部第23所、第34所、08所,邮电部武汉邮电科学研究院、深圳市昊谷光电技术有限公司、上海邮电设备厂、成都电子科技大学、上海交通大学、上海大学和南京邮电学院等十余家。其中,电子工业部第23所已被国家科委列为我国光无源器件的重点技术改造单位。此外,近几年,上海、天津、深圳、常州等地相继成立了6~8家生产光无源器件(主要是光纤连接器)的中外合资企业。历年来,已通过鉴定的各种光无源器件课题约70余项,其中,光纤光缆连接器约27项,光藕合器约25项,光开关、光衰减器、光波分复用器、光隔离器等约20余项。据估计,今后每年还将有近10项课题提交鉴定。70年代末期以来,我国光无源器件的品种不断增加,结构日趋多样,生产数量逐步扩大,性能明显提高。目前,我国现有光无源器件的品种和结构正在迅速向国外靠拢,估计年生产能力(包括中外合资企业)为:光纤光缆连接器约25万套;光祸合器1万套;其它1000余套。产品的某些主要性能已达到国外80年代末或90年代初的水平。我国主要光无源器件研制和小批量生产的迅速发展,与引进国外的先进技术和设备不无关系。为了实现光连接器和光祸合器的“高点起飞”,根据国家科委的决定,电子工业部第23研究所自1985年开始着手引进荷兰菲利浦公司的单模光纤连接器制造技术和设备以及美国Aster公司的单模光纤祸合器制造技术和设备,并在1988年底竣工验收。目前该所组建了三条中试生产线:(1)光纤熔融拉锥祸合器生产线,可单班年产9000套2xZ单模光纤藕合器。并且于“八五”期间利用此引进设备和技术开发了3x3、4X4、16X16、1XZ、1X3、1X4、1XS等星形耦合器、树形耦合器、
宽带耦合器、波分复用器等产品;(2)光纤连接器精密光学加工、组装生产线,可单班年产5000套单模光纤连接器,其结构类型有APT、CF、SMA和ST等:(3)精磨、切削金加工生产线,可单班年产5000套连接器的插针套管和插孔。此外,几家以生产光纤连接器为主的中外合资企业也从美国、日本、加拿大和瑞士等国引进了部分设备(研磨抛光)和安装工具,并从国外引进散件和辅料,在国内生产CF一CP、DNI、4D、SC等光纤连接器和转接器。随着我国光纤技术的迅速发展,光无源器件的应用范围日益扩大,其中用量最大、应用最广的是光纤(缆)连接器,其次是光祸合器、光开关、光波分复用器、光衰减器和光隔离器。光无源器件的应用部门涉及邮电、广播电视、电力、石化、冶金、煤炭、机械制造、铁道、高教、公安、国防等,覆盖地域几乎遍及全国29个省、市、自治区。
